CN102533230B

CN102533230B - 一种镁铝合金发动机用冷却液及其制备方法

Info

Publication number: CN102533230B
Application number: CN201210013584.7A
Authority: CN
Inventors: 王双田; 白剑利; 邱雪梅; 单素灵; 文措杰; 张桂玲; 申林涛; 王晓琴
Original assignee: Beijing Bluestar Technology Co Ltd
Current assignee: Beijing Bluestar Cleaning Co Ltd
Priority date: 2012-01-17
Filing date: 2012-01-17
Publication date: 2014-04-16
Anticipated expiration: 2032-01-17
Also published as: CN102533230A

Abstract

本发明涉及一种镁铝合金发动机用冷却液及其制备方法，包括乙二醇、一元脂肪羧酸及其碱金属盐、二元脂肪羧酸及其碱金属盐、安息香酸、氟化物、烷基酰胺、多元醇酯、三唑类化合物、去离子水以及消泡剂。本发明公开的适合镁铝合金发动机用冷却液，对一元、二元脂肪羧酸、芳香酸和三唑类化合物进行了优化组合，解决了汽车冷却系统除镁合金外金属的腐蚀。

Description

一种镁铝合金发动机用冷却液及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种发动机用冷却液及其制备方法，尤其是涉及一种镁铝合金发动机用冷却液及其制备方法。

背景技术

汽车轻量化是降低油耗和减少排放的最有效措施之一，也是现代汽车最显著的特征之一。汽车质量每减少10% ，可降低 5％～8％的油耗。镁合金被公认为是当今最有前途的汽车轻量化材料。其用作汽车零部件，可以提高燃油效率，降低废气排放和燃油成本。据测算，汽车所用燃料的 60％消耗于汽车自重，汽车每减重 10 % ，耗油量可减少 8％～10 %。因此，世界各大汽车公司如Ford、GM 、Benz 、BMw 、 Honda 、 Toyota等都已经把采用镁合金零部件的多少作为衡量其汽车产品技术是否领先的标志。因此，越来越多地采用镁合金零部件，是世界汽车产业发展的必然趋势。此外，镁合金除了对汽车的减重贡献外，还具有热导率高、阻尼减震性强、抗冲击性能好等优良特性，在轻量化的过程中同时实现了特殊功能的一体化构筑。因此，镁合金广泛用于汽车发动机、车身、车轮、驾驶盘及盘轴、座椅架、仪表盘、变速箱、曲轴箱等关键零部件的制造。到目前为止，在汽车上有近100种零部件采用了镁合金，这些镁合金零部件分布于汽车上的传动系统、引擎系统、车体系统和底盘系统。当前，我国镁合金熔炼技术、成型技术和表面处理等领域都取得了很大的进展，镁合金汽车零部件产业化方面也取得了很大的突破，其中一汽、东风、长安、奇瑞汽车公司等都自主开发了一定数量的镁合金汽车发动机零部件。

发动机是汽车的心脏，是衡量汽车性能的关键部件。冷却液是确保发动机正常工作运转必不可缺少的主要组成介质。在汽车发动机和冷却系统中采用镁合金材料，必须面对冷却液对镁合金的腐蚀问题。由于镁合金化学活性很高，在常规冷却液中极易发生腐蚀，形成点蚀和气穴腐蚀等。例如，通用公司制造的镁合金汽车发动机，没有进行镁合金在冷却液中的腐蚀性能的测试和研究，直接对镁合金发动机进行动力学模拟，数月试验结果表明，镁合金发动机的冷却系统被严重腐蚀。发动机工作温度的高低对镁合金在冷却液中的腐蚀也有很大影响。

目前，国内还未见镁铝合金发动机用商品冷却液的相关报道，北京化工大学研究了乙二醇水溶液中镁合金的缓蚀剂，但其中加入了十二烷基苯磺酸钠高发泡性表面活性剂，该技术难以实际使用。

发明内容

本发明设计了一种镁铝合金发动机用冷却液及其制备方法，其解决的技术问题是现有镁合金发动机的冷却系统容易被传统冷却液严重腐蚀。

为了解决上述存在的技术问题，本发明采用了以下方案：

本发明提供一种镁铝合金发动机用的冷却液，按下列组分比例经混合搅拌而成：

组分重量百分数

乙二醇 25～95％；

一元脂肪羧酸或其碱金属盐 0.05～3.0%；

二元脂肪羧酸或其碱金属盐 0.1～4.0%；

安息香酸 0.1～2.5%；

氟化物 0.01～1.5%；

烷基酰胺 0.01～0.5%；

多元醇酯 0.1～1.0%；

三唑类化合物 0.01～0.3%；

消泡剂 0.002～0.5%；

去离子水余量。

进一步，一元脂肪羧酸为辛酸、异辛酸、壬酸、癸酸、新癸酸、十一烷基酸以及十二烷基酸中一种或两种任意组合；所述一元脂肪羧酸碱金属盐为辛酸、异辛酸、壬酸、癸酸、新癸酸、十一烷基酸以及十二烷基酸碱金属盐中一种或两种任意组合。其中尤以辛酸和十二烷基酸复配为首选。其中辛酸与十二烷基酸比例为0.85:0.32为最佳。一元羧酸的引入，尤其是长、短碳链结合使用，可以有效抑制金属的点蚀和全面腐蚀。

进一步，所述二元脂肪羧酸为己二酸、辛二酸、壬二酸以及癸二酸中的一种或多种任意组合；所述二元脂肪羧酸碱金属盐为己二酸、辛二酸、壬二酸以及癸二酸碱金属盐中的一种或多种任意组合。以癸二酸为首选。二元羧酸可以防止发动机冷却系统各金属全面保护，尤其对镁合金、铝合金和焊锡的保护更为有效。二元羧酸在硬度水中能与钙、镁离子形成络合物，提高了冷却液的抗硬水能力。

进一步，所述的氟化物，选自氟化钾、氟化钠、氟化铵、四丁基氟化铵，包括一种或多种的混合物，以氟化钾和四丁基氟化铵为首选。本发明筛选的一元脂肪羧酸、二元脂肪羧酸、安息香酸、三唑类化合物组成的复配组合物，除能对冷却系统铸铁、黄铜、铜、钢、焊锡、铝合金形成良好的缓蚀效果外，也能对镁合金表面形成钝化膜，但不能在镁合金表面形成致密的保护膜，其缓蚀效率不高。F^-能与Mg²⁺结合形成MgF₂而沉积在镁合金表面,与其他缓蚀剂协同可显著地促进镁合金的钝化。通过大量的镁合金在冷却液中的腐蚀实验，筛选得出氟化钾和四丁基氟化铵比例为0.3:1，氟化物组合物与一元脂肪羧酸的比例为0.2:0.7。

进一步，所述的烷基酰胺，选自十二烷基二乙醇酰胺、十二烯基丁二酸二乙醇酰胺、硬脂酸酰胺，以十二烯基丁二酸二乙醇酰胺为首选。该十二烯基丁二酸二乙醇酰胺是用十二烯基丁二酸（防锈剂T746）、甲醇、二乙醇胺为原料,在150℃条件下, 摩尔比1：2.3, 反应时间为6h, 经二步法合成得到产品十二烯基丁二酸二乙醇酰胺。大大改善了防锈剂T746的水溶性,适合于在乙二醇水溶液体系保持长期稳定。烷基酰胺的加入，进一步提高了冷却液对铝合金、镁合金的抗腐蚀能力。

进一步，所述的多元醇酯，是从失水山梨醇单油酸酯、肌六醇六磷酸酯、季戊四醇酯、以肌六醇六磷酸酯为首选。六磷酸酯分子中含有能同金属配位的24个氧原子、12个羟基和六个磷酸基, 它与金属络合时易形成多个稳定螯合环, 并在金属表面迅速形成一层致密的透明单分子膜, 从而有效地抵抗金属的腐蚀。多元醇酯具有多个羟基和磷酸基，水溶性极好。

进一步，所述的三唑类化合物，选自苯骈三氮唑、甲基苯骈三氮唑、巯基苯骈噻唑，首选苯骈三氮唑、甲基苯骈三氮唑。

进一步，所述的消泡剂选自有机硅氧烷、聚磷酸酯，有机硅氧烷和聚磷酸酯配比为1:1。

本发明发动机冷却液的制备方法如下：按照配方规定的各物质的量，取适量的乙二醇、去离子水投入反应釜中，在常温下搅拌30分钟，然后再取适量的一元脂肪羧酸、二元脂肪羧酸及其碱金属盐、安息香酸、氟化物、烷基酰胺、多元醇酯、三唑类化合物依次加入反应釜中，搅拌50分钟后；再加入按比例复配好的消泡剂，直至完全溶解即可。

该镁铝合金发动机用冷却液及其制备方法具有以下有益效果：

（1）本发明公开的适合镁铝合金发动机用冷却液，对一元、二元脂肪羧酸、芳香酸和三唑类化合物进行了优化组合，解决了汽车冷却系统除镁合金外金属的腐蚀。

（2）本发明由于引入氟化物，使有机缓蚀剂吸附膜加固，加强了铝合金、镁合金的钝化。

（3）本发明烷基酰胺大大改善了防锈剂T746的水溶性,适合于在乙二醇水溶液体系保持长期稳定，因此烷基酰胺的加入，进一步提高了冷却液对铝合金、镁合金的抗腐蚀能力。

（4）本发明烷基酰胺和多元醇酯的引入，除使冷却液对铝、镁合金抑制腐蚀提高外，镁、铝合金在整个过程保持不变色。

（5）本发明冷却液对汽车冷却系统各金属包括镁合金有优异的保护作用，不含硅酸盐、亚硝酸盐等无机盐，不仅适合当前汽车发动机冷却系统，更是未来镁铝合金发动机汽车的保障。

具体实施方式

本发明的冷却液配方经过大量的筛选实验，得到了经济合理、技术优异的配方组合。

表1是6个实施例配方：

Figure 2012100135847100002DEST_PATH_IMAGE001

本发明的发动机冷却液性能指标数据见表2：

从试验数据可以看出，本发明冷却液对镁合金的腐蚀抑制优异，对冷却系统其余金属腐蚀防护良好。

上面对本发明进行了示例性的描述，显然本发明的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围内。

Claims

1.一种镁铝合金发动机用发动机冷却液，其特征在于，按下列组分比例经混合搅拌而成：

组分重量百分数

乙二醇 25～95％；

一元脂肪羧酸或其碱金属盐 0.05～3.0%；

二元脂肪羧酸或其碱金属盐 0.1～4.0%；

安息香酸 0.1～2.5%；

氟化物 0.01～1.5%；

烷基酰胺 0.01～0.5%；

多元醇酯 0.1～1.0%；

三唑类化合物 0.01～0.3%；

消泡剂 0.002～0.5%；

去离子水余量；

所述烷基酰胺为十二烷基二乙醇酰胺、十二烯基丁二酸二乙醇酰胺、硬脂酸酰胺中的一种或多种任意组合，所述三唑类化合物，选自苯骈三氮唑、甲基苯骈三氮唑以及巯基苯骈噻唑中的一种或多种任意组合，所述多元醇酯为失水山梨醇单油酸酯、肌醇六磷酸脂以及季戊四醇酯中的一种或多种任意组合。

2.根据权利要求1所述镁铝合金发动机用发动机冷却液，其特征在于：所述一元脂肪羧酸为辛酸、异辛酸、壬酸、癸酸、新癸酸、十一烷基酸以及十二烷基酸中一种或两种任意组合；所述一元脂肪羧酸碱金属盐为辛酸、异辛酸、壬酸、癸酸、新癸酸、十一烷基酸以及十二烷基酸碱金属盐中一种或两种任意组合。

3.根据权利要求2所述镁铝合金发动机用发动机冷却液，其特征在于：所述一元脂肪羧酸选择所述辛酸和所述十二烷基酸组合，并且辛酸与十二烷基酸的质量比例为0.85:0.32。

4.根据权利要求1、2或3所述镁铝合金发动机用发动机冷却液，其特征在于：所述二元脂肪羧酸为己二酸、辛二酸、壬二酸以及癸二酸中的一种或多种任意组合；所述二元脂肪羧酸碱金属盐为己二酸、辛二酸、壬二酸以及癸二酸碱金属盐中的一种或多种任意组合。

5.根据权利要求4所述镁铝合金发动机用发动机冷却液，其特征在于：所述氟化物为氟化钾、氟化钠、氟化铵及四丁基氟化铵中的一种或多种任意组合。

6.根据权利要求5所述镁铝合金发动机用发动机冷却液，其特征在于：当氟化物组合物选择所述氟化钾和所述四丁基氟化铵时，所述氟化钾和所述四丁基氟化铵质量比例为0.3:1，氟化物组合物与一元脂肪羧酸的质量比例为2:7。

7.根据权利要求1所述镁铝合金发动机用发动机冷却液，其特征在于：所述消泡剂选自有机硅氧烷和聚磷酸酯，所述有机硅氧烷和所述聚磷酸酯质量比为1:1。

8.一种权利要求1至7中任何一项所述镁铝合金发动机用发动机冷却液的制备方法，包括以下步骤：按照权利要求1中的配方比例规定的各物质的量，取适量的乙二醇和去离子水投入反应釜中，在常温下搅拌30分钟，然后再取适量的一元脂肪羧酸及其碱金属盐、二元脂肪羧酸及其碱金属盐、安息香酸、氟化物、烷基酰胺、多元醇酯、三唑类化合物依次加入反应釜中，搅拌50分钟后；再加入消泡剂，直至所有混合物完全溶解即可。